作者单位
摘要
1 沧州师范学院 计算机科学与工程学院,河北 沧州 061001
2 菲律宾圣保罗大学 信息工程学院,菲律宾 马尼拉 3500
3 长春理工大学 光电工程学院,吉林 长春 130000
为了实现室内照明的智能控制,根据室内人员实时位置进行跟踪式照明,通过人员覆盖区域完成自适应亮度调节,达到总体节能且局部照明舒适的目的。设计了基于光纤传感网络的智能照明系统,提出了基于深度学习的照明区块化设计与人员实时定位的照明调节算法。区块化设计将照明区域划分成多个等尺寸子区域,划分尺度由光源覆盖间距决定,实现对照明区域的离散处理。再通过状态采集模块对每个子区域进行照度量化分析,将检测结果作为卷积网络输入层的控制参数导入分析模型中。结合封闭体人员定位算法实现对照明子区域定位及照度调节。实验测试了100 m2照明范围内的四种典型情况,获得了各LED对测试位置的照度权值,并测试了不同高度对照度值的影响程度。区域内在x轴方向的人员定位精度最大误差为−96 cm,在y轴方向为91 cm,均小于预设照明区块的最小单元。文中算法在LED个数递增时,收敛时间略优于ANN算法,与对应LED体量的照明空间相比,收敛时间满足应用需求,验证了其具有大范围照明智能调节的能力。
智能照明 光纤传感 深度学习 区块化设计 intelligent lighting optical fiber sensing deep learning block design 
红外与激光工程
2022, 51(7): 20210829
作者单位
摘要
1 沧州师范学院 计算机科学与工程学院, 沧州 061001
2 长春理工大学 光电工程学院, 长春 130013
工况环境下为了稳定地获取工件状态信息, 采用多光纤布喇格光栅(FBG)组网监测的方法, 将多光纤光栅传感器分布于装配结构的工装上, 在获取敏感位置实时应变场数据的基础上, 分析了不同装配误差与应变场分布的函数关系, 并给出了合适的修正参数。结果表明, 在工件上分别施加100N的应力时, x轴方向的最大形变值为0.86mm, y轴方向的最大形变值为0.69mm; 与采用激光扫描获得的标准测量数据对比可知, x轴上测试的敏感位置形变值平均误差优于4.7%, y轴上测试的敏感位置形变值平均误差优于3.9%。采用光纤传感实现装配过程的智能修正是可行的, 并且其在整个测试范围内具有很好的线性度和可重复性, 可提高智能装配控制效果。
光纤光学 智能装配 光纤布喇格光栅 修正算法 形变量 fiber optics intelligent assembly fiber Bragg grating correction algorithm deformation 
激光技术
2022, 46(3): 374
作者单位
摘要
1 长春理工大学 光电工程学院,吉林 长春 130022
2 长春理工大学 光电测控与光信息传输技术教育部重点实验室,吉林 长春 130022
针对智能柔性滑觉传感中位置与速度的实时监测问题,设计了一种监测目标位移与速度的光纤感知模块。首先,采用温度补偿模块解决温度交叉敏感问题;然后,在分析传感单元应力分布仿真结果的基础上提出了“米”型FBG组网结构;最后,采用标准压力计与小球完成了位置方向与速度状态的测试,并提出了适用该结构的目标状态解算模型。仿真结果显示,目标轨迹平均形变量约为0.32 μm,衰减距离宽度约为3.0 mm。实验针对0.255 kg钢制小球进行滑动测试,FBG应力灵敏度均优于0.0206 nm/N,FBG中心波长偏移量可以准确确定物体所在区域位置和物体运动方向。传感模块能够实时监测物体运动状态,智能调整物体施力大小及位姿。结果显示,该滑觉感知系统的平面定位精度、运动角度与速度换算均符合设计要求。并且根据模型函数关系可知,在调整传感网络中 FBG总量时可以实现对位置、角度及速度精度的控制。综上所述,该系统具有对检测区域内目标位置、运动状态实时监测的能力,适用于柔性智能装配、智能仿生皮肤等技术领域。
光纤光栅传感器 位移监测 状态分析 感知阵列 仿真分析 fiber Bragg grating sensor displacement monitoring state analysis perception array simulation analysis 
红外与激光工程
2022, 51(3): 20210278
殷礼鑫 1,2刘智超 1,2,*刘春辉 1,2
作者单位
摘要
1 长春理工大学光电工程学院, 吉林 长春 130022
2 长春理工大学光电测控与光信息传输技术教育部重点实验室, 吉林 长春 130022
针对由应变场变化和环境载荷等因素引起的结构变形问题,设计了一种基于光纤光栅传感网络的自由曲面结构状态感知系统,提出了基于布拉格光栅(FBG)阵列测试数据的三维曲面重建算法。 通过ANSYS对曲面结构加载不同状态载荷,仿真分析了其应变场分布规律,在100 N时其最大形变量为0.243 mm,并根据应力场分布特性确立了FBG阵列的位置。搭建了曲面位置偏移及三维应力场分布的测试系统。实验结果表明,Handyscan测量数据与实际测量数据的绝对误差均保持在0.026 mm之内,说明三维重构曲面可以很好地反映实际曲面受应力后的面形变化,其变形曲面重构的FBG各测量点数据与Handyscan测量数据的相对误差均保持在6.67%之内,平均相对误差均小于4.53%。所得结果验证了系统的可行性。该测试技术可用于飞行器结构健康监测中蒙皮面形偏差监测及应力场分析。
光纤光栅 结构变形 三维重构 空间曲面结构 结构健康监测 
中国激光
2021, 48(24): 2406001
作者单位
摘要
1 焦作大学 信息工程学院,河南 焦作 454000
2 长春理工大学 光电工程学院,吉林 长春 130000
光纤网络通信中异常信息的快速、准确识别是保证通信稳定的关键,随着光纤网络通信数据的激增,也成为了近年来的一个研究热点。文中结合异常信息识别算法的精度与收敛速度之间的制约机理,提出了基于贝叶斯分区数据挖掘的异常信息识别算法。首先,采用贝叶斯定量完成数据样本的特征分类,通过极大化分析修正先验概率;然后,依据异常信息的不同类型设置挖掘特征参数及概率化系数;最后,依据贝叶斯分区分别对样本数据进行具有针对性的数据挖掘。实验以光纤局域网的通信状态数据为样本,将该算法与人工神经网络算法和遗传算法的识别结果进行对比,计算了三种算法的识别正确率、收敛速度以及算法稳定性。该算法的识别正确率均值为93.83%,在数据量增大时未发生明显的降低。收敛速度与遗传算法相近,均值为3.25 s。漏检率和误检率均值分别为0.10%和0.54%。结果表明:该算法识别正确率与收敛速度均得到了提高,稳定性好,并能够在漏检率与误检率之间通过参数控制进行微调,具有较好的应用价值。
光纤网络 异常信息识别 数据挖掘 贝叶斯分区 optical fiber network abnormal information identification data mining Bayesian partition 
红外与激光工程
2021, 50(8): 20210121
作者单位
摘要
1 沧州师范学院 计算机科学与工程学院, 河北 沧州 061001
2 大连理工大学 计算机科学与技术学院, 辽宁 大连 116024
3 沧州师范学院 计算机科学与技术学院, 河北 沧州 061001
4 长春理工大学 光电工程学院,长春 130000
为了实现产品安装的智能控制及自适应,提出了一种基于光纤传感网络的智能检测校正系统。利用光纤传感网络重建工装的应力场分布,计算波长偏移量与位置偏移量的函数关系,量化传感网络与位置校正数据的对应关系,最终为自动安装系统提供智能检测校正参数。实验采用常见的插入式安装结构,对0~200 N范围的应力变化进行了测试与分析。实验表明:系统对应力变化产生的位置偏差具有明显的响应规律,反演精度与标准精度的相对误差均优于10.0%,且具有较好的稳定性。
光纤传感网络 智能检测 补偿函数 位置偏移量 应力场分布 optical fiber sensing network intelligent detection compensation function position offset stress field distribution 
光通信技术
2021, 45(3): 28
作者单位
摘要
1 焦作大学 信息工程学院,河南 焦作 454000
2 长春理工大学 光电工程学院,吉林 长春 130022
从大规模光纤网络的海量数据中快速识别异常数据是光纤通信技术的一个关键性问题,也是近年来优化光纤通信网络及提高通信准确性的一个重要研究方向,主要解决异常数据的监测精度和收敛速度之间的制约关系。针对此问题提出了一种基于深度学习与遗传算法相融合的监测算法。该算法通过深度学习完成初始数据的分段预处理,再将具有分段属性的交叉概率与变异概率引入遗传算法,从而增强异常数据特征的保留效果。分段预处理将原有数据根据不同属性进行划分,从而大幅缩减了初始滤波的数据量,达到提高异常数据检测速度的目的;将分段属性导入遗传算法的遗传因子使其结果具有加权效果,增加了数据的可分性,从而提升了监测精度。将所提算法与未优化遗传算法、聚类算法进行对比实验,结果表明,所提算法、传统遗传算法和聚类分析算法的异常数据量最小相对误差分别为0.029、0.093和0.104;偏差平均值分别为0.047、0.155和0.156,平均收敛时间分别为5.84 s、12.6 s和9.32 s。由此可见,所提算法在监测精度、稳定性及时效性方面均得到了较好的优化。
光纤网络 网络异常监测 深度学习 遗传算法 聚类算法 optical fiber network network anomaly monitoring deep learning genetic algorithm clustering algorithm 
红外与激光工程
2021, 50(6): 20210029
作者单位
摘要
长春理工大学光电工程学院, 吉林 长春 130022
温度变化引起的测量误差会严重影响飞行器、船舶等大型先进装备的尺寸,为了保证大型变曲率构件的制造装配精度,缩短大尺寸装备的测量周期,提出了一种新的大尺寸转站测量热变形误差补偿方法。首先,通过光纤布拉格光栅及激光跟踪仪获得温度和基准点的三维位置信息,并建立了对应的数学模型,以解算全局坐标系下的热变形系数矩阵。然后,用ANSYS软件在相同温度载荷下对实验构件的物理模型进行热变形仿真,并对比分析了基准点偏移量的实测数据与仿真数据。最后,用本方法对大型变曲率构件转站测量过程中热变形引起的转站误差进行补偿。实验结果表明,在均匀温度场和非均匀温度场环境下,用本方法补偿后的大型变曲率构件转站测量精度比未补偿时分别提高了81.28%和76.26%。
测量与计量 热变形仿真 温度补偿 转站精度 
中国激光
2021, 48(11): 1104003
作者单位
摘要
1 中北大学 仪器科学与动态测试教育部重点实验室, 太原 030051
2 中国航空工业集团公司 北京长城航空测控技术研究所 状态监测特种传感技术航空科技重点实验室, 北京 100022
3 长春理工大学 光电工程学院 光电测控技术研究所, 长春 130000
为了避免在装配中夹持力过大损坏产品或太小产生滑落的问题, 采用了光纤传感智能感知的方法, 设计了一种基于正交光纤光栅阵列的负载感知系统。感知模块采用光纤光栅两两相互垂直的方式排布, 获取夹持平面两个正交方向的横向剪切力, 从而分析夹持状态。实验中采用两个5.0cm×5.0cm的橡胶块制成负载感知模块, 通过仿真定量分析了不同参量对夹持控制的影响程度, 得到了光纤光栅的有效长度与敏感度成正比、与空间分辨率成反比的规律。结果表明, 垂向灵敏度为31.4pm/N, 水平灵敏度为29.9pm/N,该系统可实时获取被夹持物的受力变化。该结果对智能调节控制是有帮助的。
光纤光学 正交阵列 负载感知 结构设计 fiber optics orthogonal array load sensing structural design 
激光技术
2021, 45(2): 143
作者单位
摘要
1 中国电子科技集团公司 第五十四研究所, 石家庄050081
2 上海大学 通信与信息工程学院, 上海200444
为提高对外界振动信号的探测灵敏度, 设计了一种基于相位敏感光时域反射仪(Φ-OTDR)和3D打印传感器相结合的系统, 该系统中的传感器由光纤缠绕在圆柱形弹性体组成, 其圆柱形弹性体由3D打印的柔性材料制备。通过对100 m处20 kHz信号的探测, 证明了集成弹性体的3D打印传感器对高频振动信号的探测具有增敏效果, 解调出的信号频谱的幅度提升了8倍。
相敏光时域反射仪 3D打印 振动探测 光纤传感 弹性体 Φ-phase sensitive optical time domain reflectomet 3D printing sensor vibration detection fiber sensing elastomer 
光通信技术
2020, 44(11): 8

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